一种隔离膜、二次电池和电子装置的制作方法

    专利2025-10-21  17


    本技术涉及电化学,特别是涉及一种隔离膜、二次电池和电子装置。


    背景技术:

    1、随着人们对二次电池,如锂离子电池的需求越来越高,其被广泛应用于便携式电子设备、电动自行车、电动汽车及储能设备等领域中的锂离子电池在不断追求更高的使用电压、更高的能量密度以及更多元化的使用场景。锂离子电池在高温条件下引发的热安全问题近年不断引起大众的关注,在高温条件下锂离子电池的间歇循环性能下降且跌落容易引起起火和爆炸,对使用者来说存在严重的安全隐患,因此,对锂离子电池的高温间歇循环性能和跌落性能方面的研究也越来越多。


    技术实现思路

    1、本技术的目的在于提供一种隔离膜、二次电池和电子装置,以提高二次电池的在高温下的跌落性能和间歇循环性能。

    2、需要说明的是,本技术的
    技术实现要素:
    中,以锂离子电池作为二次电池的例子来解释本技术,但是本技术的二次电池并不仅限于锂离子电池。具体技术方案如下:

    3、本技术的第一方面提供了一种隔离膜,其包括聚乙烯基膜和设置在所述聚乙烯基膜至少一个表面上的涂层,所述隔离膜的闭孔温度为t1,所述聚乙烯基膜的闭孔温度为t2,3℃≤t2-t1≤17℃;所述隔离膜在110℃下放置10min后的空孔率p为15%至55%。在本技术的一些实施方案中,25%≤p≤45%。当聚乙烯基膜闭孔温度与隔离膜闭孔温度的差值t2-t1和空孔率p在本技术的范围内时,二次电池在跌落过程中,隔离膜具有的闭孔倾向可以阻隔正负极之间的反应,使得二次电池在高温条件下的跌落性能得到改善,且可以有效的改善二次电池在高温下的间歇循环性能 。

    4、在本技术的一些实施方案中,132℃≤t1≤142℃,和/或,136℃≤t2≤146℃。通过调控t1和t2的值在上述范围内,在高温条件下二次电池的跌落过程中可以更好地阻隔正负极之间的反应,使得二次电池在高温条件下的跌落性能和间歇循环性能得到进一步改善。

    5、在本技术的一些实施方案中,所述隔离膜在110℃下放置30min后,所述涂层熔融后覆盖所述聚乙烯基膜的面积占比为a,72%≤a≤85%。面积占比a在上述范围内,在高温条件下二次电池的跌落过程中可以更好地阻隔正负极之间的反应,使得二次电池在高温条件下的跌落性能和间歇循环性能得到进一步改善。

    6、在本技术的一些实施方案中,所述涂层包括第一材料和第二材料,所述第一材料的熔融指数mfr1为8g/10min至17g/10min,所述第二材料的熔融指数mfr2为0.5g/10min至2.5g/10min。通过调控第一材料和第二材料的熔融指数在上述范围内,得到的涂层在高温下具有合适熔融流动特性,隔离膜在高温下可以快速闭孔,从而在高温条件下二次电池的跌落过程中可以更好地阻隔正负极之间的反应,使得二次电池在高温条件下的跌落性能和间歇循环性能得到进一步改善。

    7、在本技术的一些实施方案中,所述第一材料和所述第二材料各地独立地选自聚乙烯或聚丙烯中的至少一种。通过选择上述第一材料和第二材料,得到的涂层在高温下具有合适熔融流动特性,隔离膜在高温下可以快速闭孔,从而在高温条件下二次电池的跌落过程中可以更好地阻隔正负极之间的反应,使得二次电池在高温条件下的跌落性能和间歇循环性能得到进一步改善。

    8、在本技术的一些实施方案中,所述第一材料和所述第二材料的质量比为1:(1至4.5)。通过调控质量比x在上述范围内,隔离膜能够具有更合适的材料结构和强度,从而在高温条件下二次电池的跌落过程中可以更好地阻隔正负极之间的反应,使得二次电池在高温条件下的跌落性能和间歇循环性能得到进一步改善。

    9、本技术的第二方面提供了一种二次电池,其包括正极极片、负极极片、电解液和前述任一实施方案中的隔离膜。从而本技术提供的二次电池在高温条件下具有良好的跌落性能和间歇循环性能。

    10、在本技术的一些实施方案中,所述电解液包括锂盐、溶剂、添加剂,所述添加剂包括硫酸乙烯酯和硫酸亚乙烯酯;基于电解液的总质量,硫酸乙烯酯的质量百分含量为w1,硫酸亚乙烯酯的质量百分含量为w2,0.1≤w1/w2≤2,0.2%≤w1≤1%。电解液中引入上述添加剂并调控w1/w2和w1在上述范围内,能够抑制二次电池在高温下的厚度膨胀、提高二次电池的间歇循环性能,而且进一步提高二次电池的跌落性能、改善二次电池的低温循环性能。

    11、在本技术的一些实施方案中,0.1%≤w2≤5%。通过调控w2在上述范围内,能够抑制二次电池在高温下的厚度膨胀,进一步提高二次电池的跌落性能和间歇循环性性能,并且改善二次电池的低温循环性能。

    12、在本技术的一些实施方案中,所述电解液还包括腈类化合物和氟类化合物,基于电解液的总质量,所述腈类化合物的质量百分含量为w3,所述氟类化合物的质量百分含量为w4,0.28≤w3/w4≤2,0.6%≤w4≤4.2%;

    13、所述腈类化合物包括式[1]化合物或式[2]化合物中的至少一种:

    14、cn-r1-cn          式[1]

    15、cn-r2-(o-r3)n-o-r4-cn          式[2]

    16、其中,r1、r2、r3和r4各自独立地为1至5个碳原子的亚烷基或2至5个碳原子的亚烯基,且n表示0至5的整数;

    17、所述氟类化合物包括氟代碳酸乙烯酯、氟乙基甲基碳酸酯、双氟代碳酸乙烯酯或1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的至少一种。

    18、电解液中引入上述腈类化合物和氟类化合物并调控w3/w4和w4在上述范围内,能够抑制二次电池在高温下的厚度膨胀、提高二次电池的间歇循环性能,而且进一步提高二次电池的跌落性能、改善二次电池的低温循环性能。

    19、在本技术的一些实施方案中,所述腈类化合物包括己二腈或丁二腈中的至少一种。通过选择上述腈类化合物,与氟类化合物相互协同,抑制二次电池在高温下的厚度膨胀,进一步提高二次电池的跌落性能和间歇循环性能,并且改善二次电池的低温循环性能。

    20、在本技术的一些实施方案中,所述电解液还包括3-(二苯基膦基)苯磺酸锂,基于电解液的总质量,3-(二苯基膦基)苯磺酸锂的质量百分含量w5为1%至4%。电解液包含上述含量的3-(二苯基膦基)苯磺酸锂,能够降低二次电池循环过程中的产气量、提升二次电池的高温循环性能,并进一步提高跌落性能和间歇循环性能。

    21、在本技术的一些实施方案中,所述负极极片的面电阻r为0.002 mω/cm2至0.008mω/cm2。通过适配合适面电阻的负极极片,能够更有效的降低高温时负极界面气体的产生,从而提升二次电池在高温下的循环性能。

    22、本技术的第三方面提供了一种电子装置,其包括前述任一实施方案中的二次电池。

    23、本技术的有益效果:

    24、本技术提供了一种隔离膜、二次电池和电子装置,隔离膜包括聚乙烯基膜和设置在聚乙烯基膜至少一个表面上的涂层,隔离膜的闭孔温度为t1,聚乙烯基膜的闭孔温度为t2,3℃≤t2-t1≤17℃;隔离膜在110℃下放置10min后的空孔率p为15%至55%。当聚乙烯基膜闭孔温度与隔离膜闭孔温度的差值t2-t1和空孔率p在本技术的范围内时,二次电池在跌落过程中,隔离膜具有的闭孔倾向可以阻隔正负极之间的反应,使得二次电池在高温条件下的跌落性能得到改善,且可以有效的改善二次电池在高温下的间歇循环性能 。

    25、当然,实施本技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。


    技术特征:

    1.一种隔离膜,其包括聚乙烯基膜和设置在所述聚乙烯基膜至少一个表面上的涂层,所述隔离膜的闭孔温度为t1,所述聚乙烯基膜的闭孔温度为t2,3℃≤t2-t1≤17℃;

    2.根据权利要求1所述的隔离膜,其中,132℃≤t1≤142℃,和/或,136℃≤t2≤146℃。

    3.根据权利要求1或2所述的隔离膜,其中,25%≤p≤45%。

    4.根据权利要求1或2所述的隔离膜,其中,所述隔离膜在110℃下放置30min后,所述涂层熔融后覆盖所述聚乙烯基膜的面积占比为a,72%≤a≤85%。

    5.根据权利要求4所述的隔离膜,其中,所述涂层包括第一材料和第二材料,所述第一材料的熔融指数mfr1为8g/10min至17g/10min,所述第二材料的熔融指数mfr2为0.5g/10min至2.5g/10min。

    6.根据权利要求5所述的隔离膜,其中,所述第一材料和所述第二材料各地独立地选自聚乙烯或聚丙烯中的至少一种。

    7.根据权利要求5或6所述的隔离膜,其中,所述第一材料和所述第二材料的质量比为1:(1至4.5)。

    8.一种二次电池,其包括正极极片、负极极片、电解液和权利要求1至7中任一项所述的隔离膜。

    9.根据权利要求8所述的二次电池,其中所述电解液包括锂盐、溶剂、添加剂,所述添加剂包括硫酸乙烯酯和硫酸亚乙烯酯;

    10.根据权利要求9所述的二次电池,其中,0.5%≤w2≤2%。

    11.根据权利要求8至10中任一项所述的二次电池,其中,所述电解液还包括腈类化合物和氟类化合物,基于电解液的总质量,所述腈类化合物的质量百分含量为w3,所述氟类化合物质量百分含量为w4,0.28≤w3/w4≤2,0.6%≤w4≤4.2%;

    12.根据权利要求11所述的二次电池,其中,所述腈类化合物包括己二腈或丁二腈中的至少一种。

    13.根据权利要求8至10中任一项所述的二次电池,其中,所述电解液还包括3-(二苯基膦基)苯磺酸锂,基于电解液的总质量,3-(二苯基膦基)苯磺酸锂的质量百分含量w5为1%至4%。

    14.根据权利要求8至10中任一项所述的二次电池,其中,所述负极极片的面电阻r为0.002 mω/cm2至0.008mω/cm2。

    15.一种电子装置,其包括权利要求8至14中任一项所述的二次电池。


    技术总结
    本申请提供了一种隔离膜、二次电池和电子装置,隔离膜包括聚乙烯基膜和设置在聚乙烯基膜至少一个表面上的涂层,隔离膜的闭孔温度为T1,聚乙烯基膜的闭孔温度为T2,3℃≤T2‑T1≤17℃;隔离膜在110℃下放置10min后的空孔率P为15%至55%。采用本申请提供的隔离膜,二次电池在跌落过程中,隔离膜具有的闭孔倾向可以阻隔正负极之间的反应,使得二次电池在高温条件下的跌落性能得到改善,且可以有效的改善二次电池在高温下的间歇循环性能。

    技术研发人员:陈敏晶
    受保护的技术使用者:宁德新能源科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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